CN116057866A - 波长捷变复用 - Google Patents

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Abstract

本文公开了涉及在光学复用系统中对光进行解复用和复用的方法和系统。光学复用系统可以包括多个光发射器和多个相关联的波导。从该多个光发射器中的每个光发射器发射的光可以行进通过该相关联的波导并且可以进入复用器，在该复用器处可以发生复用操作。该多个光发射器中的至少一个光发射器可以被配置为发射具有多个波长的光。这样的光发射器还可以与解复用器相关联，以在该具有多个波长的光到达该复用器之前对该光进行解复用。在解复用操作之后，经解复用的光可以被引导到多个波导，并且该多个波导可以将该经解复用的光引导到该复用器。

Description

波长捷变复用
相关申请的交叉引用
本专利合作条约专利申请要求于2020年9月25日提交的美国临时专利申请第63/083,507号和于2021年9月20日提交的美国非临时专利申请第17/479,987号的优先权，这些专利申请的内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及包括光发射器、波导和光栅的光学系统。更具体地，本文的实施方案涉及一种光学系统，该光学系统用于对从多个光发射器发射的光进行复用和/或解复用，并且相对于要输入到复用器和/或解复用器的期望数量的波长来控制光发射器的数量。
背景技术
一般来讲，光学系统可以采用光来传输信息，诸如在光谱测量系统中。为了容纳大量的信息，可以从多个光发射器发射多个信号并且该多个信号可以包括各种波长和/或强度。
为了增加由光学系统测量的信息的量，可以向光学系统添加附加的光发射器。随着添加了更多的光发射器，光学系统的尺寸可能会增大，达到使光学系统不灵便或不可能在现代形状因数电子器件(诸如智能电话、可穿戴设备、平板计算设备、膝上型电脑等)中使用的程度。增加光发射器的数量还可导致系统的能效低以及可将相位误差引入到光学系统中。
发明内容
在一些实施方案中，复用系统可以包括：多波长光发射器，该多波长光发射器被配置为发射多波长光输出；解复用器，该解复用器被配置为接收该多波长光输出以及将该多波长光输出分离成具有第一波长的第一分束光输出和具有不同于第一波长的第二波长的第二分束光输出；光发射器，该光发射器被配置为发射具有不同于第一波长和第二波长的第三波长的单波长光输出；和光合并器，该光合并器被配置为对第一分束光输出、第二分束光输出和单波长光输出进行合并。该光合并器可以包括被配置为接收第一分束光输出的第一输入通道、被配置为接收第二分束光输出的第二输入通道和被配置为接收单波长光输出的第三输入通道。
在一些实施方案中，该光发射器可以是第一光发射器，并且单波长光输出可以是第一单波长光输出。复用系统还可以包括第二单波长光发射器，该第二单波长光发射器被配置为发射具有第四波长的第二单波长光输出。第一波长、第二波长、第三波长和第四波长可以全部彼此不同。该光合并器还可以包括第四输入通道，该第四输入通道被配置为接收第二单波长光输出，并且还可以被配置为将第一分束光输出、第二分束光输出、第一单波长光输出和第二单波长光输出合并成经合并光输出。
在一些实施方案中，第一波长、第二波长、第三波长和第四波长可以各自在短波红外光谱中。复用系统还可以包括：第一输入波导，该第一输入波导耦合到解复用器并且被配置为将第一分束光输出引导到光合并器的第一输入通道；第二输入波导，该第二输入波导耦合到解复用器并且被配置为将第二分束光输出引导到光合并器的第二输入通道；和第三输入波导，该第三输入波导耦合到光发射器并且被配置为将单波长光输出引导到光合并器的第三输入通道。
在一些实施方案中，第一输入通道、第二输入通道和第三输入通道可以各自间隔3nm至15nm之间的距离。
在一些实施方案中，第一波长和第二波长可以相移约180度。光合并器可以是中阶梯复用器，该中阶梯复用器对第一分束光输出和第二分束光输出进行合并以生成光谱输出。
在一些实施方案中，光学系统可以包括：解复用器，该解复用器被配置为将第一分束光输出引导到第一波导中，将第二分束光输出引导到第二波导中，将第三分束光输出引导到第三波导中以及将第四分束光输出引导到第四波导中；和复用器，该复用器被配置为经由第一波导接收第一分束光输出、经由第二波导接收第二分束光输出、经由第三波导接收第三分束光输出以及经由第四波导接收第四分束光输出。
光学系统还可以包括：第一光发射器，该第一光发射器被配置为将第一光输出引导向解复用器，该第一光输出包括第一分束光输出和第二分束光输出；和第二光发射器，该第二光发射器被配置为将第二光输出引导向解复用器，该第二光输出包括第三分束光输出和第四分束光输出。
在一些实施方案中，第一分束光输出、第二分束光输出、第三分束光输出和第四分束光输出包括在光谱上不同的波长。第一光发射器可以在多模状态下进行操作以产生具有多个波长的第一光输出，并且第二光发射器可以在多模状态下进行操作以产生具有多个波长的第二光输出。
在一些实施方案中，第一分束光输出可以具有第一波长，并且第二分束光输出可以具有不同于第一波长的第二波长。第一波长和第二波长可以相差约3nm至约15nm之间。
复用器可以包括衍射光栅，并且第一分束光输出、第二分束光输出、第三分束光输出和第四分束光输出中的每一者可以被引导到衍射光栅上的点。该衍射光栅可以限定罗兰圆，并且第一波导、第二波导、第三波导和第四波导可以沿着该罗兰圆的圆周设置。
光学系统还可以包括复用器的输出波导，该输出波导被配置为接收第一分束光输出、第二分束光输出、第三分束光输出和第四分束光输出的经合并光束。该输出波导可以沿着罗兰圆的圆周设置。解复用器可是中阶梯解复用器。
在一些实施方案中，一种用于对光进行复用的方法可以包括：将第一光输出发射到第一波导中；将第二光输出发射到解复用器中，该解复用器被配置为将第二光输出分离成第一分束光输出和第二分束光输出；将第一分束光输出接收到第二波导中；将第二分束光输出接收到第三波导中；经由第一波导、第二波导和第三波导分别将第一光输出、第一分束光输出和第二分束光输出接收到复用器中；在复用器内将第一光输出、第一分束光输出和第二分束光输出合并成经合并光；以及将该经合并光从复用器输出并且输出到输出波导中。
在一些实施方案中，第一光输出可以具有第一波长，第一分束光输出可以具有第二波长，第二分束光输出可以具有第三波长，并且第一波长、第二波长和第三波长可以间隔约3nm至15nm。第二光输出可以由被配置为发射具有多个波长的光的光发射器发射。
附图说明
现在将参考在附图示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个或多个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可以被包括在由所附权利要求限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。如果可能的，使用相同的附图标记来指定附图共有的相同特征部。
图1描绘了示例性复用系统，该复用系统包括多个光发射器、多个波导、复用器和输出端。
图2示出了包括中阶梯光栅的示例性复用器实现方案的图。
图3描绘了示例性复用系统，该复用系统包括多个光发射器、被配置为对从该多个光发射器中的一个光发射器发射的多波长光输出进行解复用的解复用器以及被配置为对光进行合并的复用器。
图4描绘了示例性复用系统，该复用系统包括多个光发射器、被分配给该多个光发射器中的每个光发射器的多个解复用器以及被配置为对多个光输入进行合并的复用器。
图5A示出了光发射器的示例性光学输出。
图5B示出了在光学输出已经通过解复用器之后光发射器的示例性光学输出。
图6描绘了示例性复用系统，该复用系统包括多个光发射器、被分配给该多个光发射器中的每个光发射器的多个中阶梯解复用器以及被配置为对光进行合并的复用器。
图7A描绘了多个光发射器、被分配给该多个光发射器中的全部光发射器的中阶梯解复用器以及被配置为对光进行合并的复用器。
图7B描绘了被配置为将光输出发射到中阶梯解复用器的输入通道的多个光发射器和相关联的衍射光栅，以及来自中阶梯解复用器的多个经解复用的光输出。
图8示出了包括多个光学输入的示例性光谱信号。
应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中提供，以仅用于促进理解本文所述的各个实施方案，并因此可不必要地被呈现或示出以衡量并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。
具体实施方式
如本文所用，术语“约”在与建议值一起使用时，可以指在给定值的基础上+/-10％的值。例如，短语“约10nm”可以指9nm和11nm或它们之间的值。
在以下对示例性实施方案的描述中引用附图，这些附图以例示的方式示出了可被实践的具体示例。应当理解，在不脱离各个示例的范围的情况下，可使用其他示例并且可作出结构性改变。
以下公开内容涉及用于对光进行复用和/或解复用的系统和装置。复用系统可用于将多个光输出合并成单个光输出以便于传输和/或测量。在光学技术中，波分复用(WDM)对多个不同波长的例如多个激光光输出进行合并以产生单个光输出。然后，该单个光输出可以通过波导或光纤传输，同时仍然包含指示初始合并的波长中的每一者的信息。尽管本文将主要讨论WDM技术，但是本公开的原理可以与任意数量的复用技术一起使用，诸如频分复用、时分复用等。
为了在经复用光输出内容纳大量信息，可以使用多个不同的光发射器来生成要在光合并器内进行合并的相应的光输出。在一些实施方案中，光合并器可以是复用器。在附加的和/或另选的实施方案中，光合并器可以是被配置为将多个光输入合并成单个光输出的曲面或任何其他元件或元件的组合。
在一些实施方案中，一组光发射器中的每个光发射器都可以用于生成光输出，其中对应于每个光发射器的每个光输出都具有唯一的波长。然后可以将每个光输出引导向光合并器，在该光合并器处，这些光输出被合并成单个光输出。光合并器(诸如复用器)可以包括衍射光栅，该衍射光栅包括以多个不同和/或相同角度和/或位置设置的反射部分(例如，凹槽)。通过准确且精确地将已知波长的单独的光输出引导到光合并器上的特定输出位置，可以在该输出位置处使多个光输出形成为单个光输出(例如，经合并光输出)。该输出位置可以是这些光输出中的每个光输出被合并成单个光输出的位置。然后，经合并光输出可作为输出，经由设置在输出位置处或输出位置附近的波导传输。
为了增加经复用光输出(例如，经合并光输出)的灵敏度或信息价值，可以提供增加数量的光发射器。即，与具有两个光发射器的系统相比，具有五个光发射器的系统可以产生容纳更多信息和/或具有更好信噪比的经合并光输出，这是由于在经合并光输出中存在增加数量的波长。然而，具有大量光发射器的系统可能受到能源、复杂性、成本和/或尺寸方面的限制。
如上所述，增加由系统发射的波长的数量而不增加光发射器的数量的能力对于许多光谱应用可以是有益的。当多个波长由单个光发射器发射时，如果这些波长在波长上彼此接近，则可以以最小损耗对这些波长进行合并。另一方面，为了不重叠(例如，从光谱的观点来看)，两个波长应具有某一最小间距。虽然两个波长之间的确切间距取决于整体系统和该系统所测量的属性，但是为了本说明书的目的，如果两个波长间隔至少约3纳米(nm)至15纳米(nm)，则认为这两个波长是“在光谱上唯一的”。为了获得经复用光输出，可以将进入的光输出小心地引导到光合并器的特定输入位置(例如，通道)。例如，具有第一波长的第一光输出可以被引导到第一通道，具有第二波长的第二光输出可以被引导到第二通道，以此类推。在一些实施方案中，光合并器的每个通道可以被设计或配置为接收具有预先确定的波长的光输出。在一些实施方案中，光合并器的每个通道可以接收多个波长，但是仅可以将一个这样的波长引导到输出位置，而其他波长将被过滤和/或散射。
在本公开中，单个光发射器(在一些实施方案中可以是激光器)可以被配置为发射包括多个不同波长的光输出。以这种方式，可以使用单个光发射器代替多个不同的光发射器，这可以节约能源、减少复杂性、降低成本并且/或者减小尺寸。然而，如上所述，光合并器的每个通道可以被配置为接收具有特定波长的光输出，或者在一些实施方案中，可以每个通道接收一个波长。可以理解，如本文所用的术语“多波长光发射器”描述被配置为发射多个不同波长的光的光源，并且如本文所用的术语“光发射器”通常描述被配置为发射单个波长的光或者在其他示例中发射多个不同波长的光的光源。
在一些实施方案中，被配置为将多个波长的光作为多波长光输出发射的光发射器可以设置有解复用器以将该多波长光输出拆分成多个分束光输出，每个分束光输出具有唯一波长。在一些实施方案中，术语“分束光输出”可涵盖具有比输入到解复用器的多波长光输出更少的波长的光输出。例如，分束光输出可以包括存在于多波长光输出中的一半数量的波长和/或可以包括一个波长。
在一些实施方案中，可以在解复用器的输出端设置多个波导以将每个分束光输出引导到与特定波长相关联的特定通道。在一些实施方案中，复用系统可包括多个解复用器。在一些实施方案中，解复用器可以将多波长光输出拆分成两个分束光输出(例如，第一分束光输出和第二分束光输出)，其中每个分束光输出具有唯一的波长。尽管描述了两个分束光输出，但是可以从多波长光输出产生或重定向任意数量的分束光输出。以这种方式，可以在不设置大量光发射器的情况下实现高信噪比。
本文中所描述的一些实施方案可以使用被配置为将光拆分成两个分量(例如，两个分束光输出)的光学双通道解复用器。双通道解复用器可以被配置为拆分(例如，如由光发射器发射的)传输到该双通道解复用器的输入端的多波长输入(例如，光)。以这种方式，双通道解复用器可以将多波长输入的两个波长无损地路由到该双通道解复用器的两个输出端口。以这种方式，可以产生两个分束光分量，每个分束光分量各包括两个波长中的一者。尽管作为双通道解复用器进行讨论，但根据所提供的公开内容可以使用任意数量的通道。例如，三通道解复用器可以将多波长输入拆分成三个分束光输出，四通道解复用器可以将多波长输入拆分成四个分束光输出，以此类推。
根据所提供的公开内容，可以使用任何类型的光学解复用器。例如，多模干涉耦合器(例如，多模干涉仪(MMI))可以用作光学解复用器。多模干涉耦合器可以包括被配置为接收光波的微尺度结构。微尺度结构可以以可预测的方式引导光，以便将输入光分离或以其他方式拆分成多个光输出。又如，马赫-曾德尔干涉仪(MZI)可以用作光学解复用器。MZI可以使用多个反射表面(例如，镜面)和多个分束器来将光拆分成不同的分量。尽管描述了两个光学解复用器，但根据所提供的公开内容可以使用任何种类的光学解复用器。可针对预先确定的波长优化或以其他方式配置任何被使用的光学解复用器。这样，由于光发射器的性质，由光发射器发射的多波长光输出的波长可以是已知的。
如本文所述，光发射器可以是激光器，并且在一些实施方案中可以是多模分布式反馈(DFB)激光器。多模DFB激光器可能够获取至少两个在光谱上唯一的波长。在一些实施方案中，术语“在光谱上唯一的”可以指间隔至少约3纳米(nm)至15纳米(nm)的波长。在一些实施方案中，可以使用任何类型的光发射器，包括可调谐激光器、卤素灯、红宝石激光器、发光二极管(LED)等等。在一些实施方案中，光发射器可以包括一个在光谱上唯一的波长。
一般来讲，此类实施方案可以采用光子集成电路或其他集成光学电路的形式。以下参考图1至图6讨论这些和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。
图1示出了示例性复用系统100，该复用系统包括多个光发射器102A-102D(例如，第一光发射器102A、第二光发射器102B、第三光发射器102C和第四光发射器102D)、多个输入波导104A-104D(例如，第一输入波导104A、第二输入波导104B、第三输入波导104C和第四输入波导104D)、光合并器106和输出波导108。在一些实施方案中，光合并器106可以是中阶梯复用器，但根据所提供的公开内容也可以使用其他光合并器。
光发射器102A-102D可以各自生成具有在光谱上唯一的波长的光输出。例如，第一光发射器102A可以生成具有约1500纳米(nm)的波长的第一光输出，第二光发射器102B可以生成具有约1600nm的波长的第二光输出，以此类推。这里应注意，所提供的波长仅是示例性的，并且根据所提供的公开内容，可以使用由光发射器发射的任何波长。例如，可以使用短波红外(SWIR)、紫外、红外或可见光范围内的任何波长。
如先前所提及的，在光谱上唯一的波长可使得来自光合并器106的经合并光输出具有更大量的光学信息。如在例如光谱学中所使用的，不同的材料对不同波长的光可以有不同的反应。关于许多在光谱上不同的波长的精确测量可用于识别已知或未知材料。通过增加输入到复用器的在光谱上唯一的波长的数量，可以提升光谱测量的清晰度和/或清楚性。
在一些实施方案中，由光发射器102A-102D生成的光的波长可以在短波红外(SWIR)波长范围内。在一些实施方案中，光发射器102A-102D可以发射具有以至少约3nm至约15nm之间的增量间隔的波长的光输出。在一些实施方案中，波长间隔可以更高(例如，在100nm的数量级上)。波长间隔可以对应于参考光合并器106的在光谱上唯一的波长(例如，以将波长无损地路由到光合并器106上的通道)。最小和最大波长间隔可以对应于光合并器106的能力并且没有特别地受到限制。
在一些示例中，光发射器可以是任何光源，诸如分布式反馈(DFB)激光器、可调谐光源、激光器、可调谐激光器、激光二极管、发光二极管(LED)、任何相干或半相干光源、准直光源、它们的任意组合等。另外，虽然在图1中描绘了四个光发射器102A-102D，但是在复用系统100中可以采用任意数量或任何类型的光源。
如图1所描绘的，每个光发射器102A-102D可以与相应的输入波导104A-104D相关联。输入波导104A-104D可采取被配置为引导电磁波的任何光子波导的形式(例如，条形波导、平板波导、光纤电缆、光子晶体光纤、空心波导等)。在一些实施方案中，输入波导104A-104D可设置在光子芯片和/或微芯片上。
输入波导104A-104D可将从每个光发射器102A-102D发射的光引导到光合并器106的相应的通道。在一些实施方案中，光合并器106的通道可以以相等的距离间隔开。例如，每个通道可以与相邻通道间隔2nm至100nm之间或约3nm至15nm。更一般来讲，可以使用能够在粗波分复用(CWDM)、密集波分复用(DWDM)或任何其他形式的WDM中使用的任何通道间距。在一些实施方案中，光合并器106上的通道之间的间隔可以对应于由每个光发射器102A-102D发射的相继的波长之间的差值。例如，在光合并器106上的通道间隔约3nm至15nm之间的情况下，作为非限制性示例，由光发射器102A发射的第一波长与由光发射器102B发射的第二波长之间的差值可以为约3nm至15nm之间。这可以对应于相对于光合并器106的能力在光谱上唯一的波长并且没有特别地受到限制。
一旦光从光发射器102A-102D发射，输入波导104A-104D就可将相应的光输出引导到光合并器106的通道中。如本文所述，光合并器106可具有与通道间距距离、衍射光栅性质、输入通道的数量、输出通道的数量等相关但不限于此等项目的任意数量的配置。相对于图2更详细地描述了示例性光合并器(例如，中阶梯复用器)。一些实施方案可以使用不同于中阶梯复用器的一类复用器或复用过程。因此，根据所提供的公开内容，一些实施方案可以使用任何光合并器、复用器或复用过程来将多个光输出合并成经合并光输出。
光合并器106可以包括有助于将从光发射器102A-102D发射的光合并成经合并输出的衍射光栅。输入光从衍射光栅反射并经由输出波导108离开光合并器106。输出波导108在结构上可以基本上类似于输入波导104A-104D，并且可以将经合并光输出引导到多个电气结构或元件中的任意一者以供传输和/或分析。在一些实施方案中，输出波导108可将经合并输出引导到例如可以执行光谱分析的光谱仪设备。
一般来讲，输入波导104A-104D中的每一者可与相应的光发射器102A-102D光学地或物理地耦合。耦合的精确方式可以采取许多形式，包括通过：机械耦合(例如，粘合剂或紧固件)；光学耦合(例如，通过透镜)；定向耦合(例如，每个光发射器被定位成将光引导到相应的波导中)；等等。
图2示出了具有衍射光栅212的示例性复用器200。在一些实施方案中，复用器200可以与相对于图1所描述的光合并器106相同。图2中所描绘的复用器可以是中阶梯复用器，但在符合所提供的公开内容的实施方案中可以使用其他类型的复用器。在一些实施方案中，复用器200可以基本上类似于如图1中所描绘的中阶梯复用器106。复用器200可以包括多个输入波导204A-204D、输出波导208、衍射光栅212和平板波导220。在一些示例中，衍射光栅212可以是可调谐中阶梯光栅并且可以包括反射小面214。衍射光栅212可以具有与假想衍射光栅圆216和/或“罗兰圆”218相关联的曲率半径。
罗兰圆218可以用于确定复用器200的部件(诸如，输入波导204A-204D的端部、输出波导208的端部、衍射光栅212等)放置在何处。如果至少这些部件至少部分地沿着罗兰圆218的圆周放置，则输入光203A-203D可以在衍射光栅212反射输入光203A-203D之后合并成输出光209，如由反射小面214的角度和位置所确定的那样。罗兰圆218可以是衍射光栅圆216的尺寸的约一半，并且可以限定输入波导204A-204D、输出波导208和输入光203A-203D在衍射光栅212上的会聚处点P的位置。在一些实施方案中，罗兰圆218可以在衍射光栅212的中点处与衍射光栅212相切。
输入波导204A-204D可以将输入光203A-203D发射到复用器200的通道中。如相对于图1所描述的，复用器200的通道可以被配置为接收特定波长的光。在由通道接收之后，输入光203A-203D可以被引导到定位于复用器200的腔体内的平板波导220中。平板波导220可以将输入光203A-203D引导到衍射光栅212上的点P，并且可以在从衍射光栅212反射之后将输出光209引导向输出波导208。平板波导220还可以光学耦合到衍射光栅212，使得平板波导220可以引导输入光和输出光以及减少潜在的光损失。
在一些实施方案中，平板波导220外部的区域可以是掺杂材料，以防止输入光和输出光的衰减。附加地或另选地，平板波导220可以包括芯或传播区，其中传播区的两面上具有覆盖层。平板波导220可以是任何种类的波导的形式，包括但不限于：陶瓷波导；金属波导；光子芯片上的波导；等等。
如图2所进一步描绘的，可以将反射小面214设置在衍射光栅212的表面上。反射小面214的精确形状和尺寸在图2中未必是按比例绘制，并且根据中阶梯复用器的原理可以使用任何形状和尺寸。另外，尽管反射小面214被示出为横跨衍射光栅212的整个表面，但是衍射光栅212可以在任何位置或任意数量的位置处包括任意适当数目的反射小面214。反射小面214中的每一个反射小面可以彼此之间近似等距或者可以以不同的距离间隔开。
结合衍射光栅212的曲率半径(如由衍射光栅圆216所描绘的那样)，衍射光栅212的反射小面214可以确定输入光203A-203D反射离开衍射光栅212的角度。例如，当输入光203A-203D反射离开衍射光栅212时，由于反射小面214并且根据每个单独的输入光的波长和/或发射位置，光可以在相对于衍射光栅212的不同的方向上和/或相对于衍射光栅以不同的角度反射。由于这些不同的方向和角度，输入光203A-203D可以会聚为输出光209。以这种方式，从不同位置发射的输入光可以在从衍射光栅212的相应的反射小面反射之后会聚在相同位置处。输出波导208的一端可以定位在罗兰圆218上以接收输出光209。
如图2所示，所描绘的四个输入波导204A-204D和输出波导208仅出于说明性目的，并且复用器200视情况可以使用一个或多个输入波导和一个或多个输出波导。另外，输入和输出波导相对于彼此之间的距离可以在约3nm至15nm之间，或者可以是能够使用光学原理确定的任何其他距离。在一些实施方案中，输入波导与输出波导之间的距离可以对应于输入光203A-203D的波长之间的差值。例如，如果输入和输出波导之间的距离间隔在约3nm至15nm之间，则输入光203A-203D的波长之间的差值也可以间隔约3nm至15nm。
在一些示例中，输入光203A-203D可以具有在约0.7微米(μm)至5.0μm的短波红外(SWIR)光波长范围内的多个波长的光，并且输出光209可以是在相同范围内的不同波长的光的组合。在附加的或另选的实施方案中，输入光203A-203D的波长可以间隔至少3nm至15nm，或者可以具有电磁光谱上的任何波长值，包括在红外、紫外及可见范围内。如上文所讨论，输入光203A-203D的波长之间的差值可以对应于复用器200的通道之间的距离，如由输入波导及/或输出波导所限定的那样。
在一些实施方案中，输入和/或输出波导可以是被配置为引导电磁波的任何波导(例如，条形波导、平板波导、光纤电缆、光子晶体光纤、空心波导等等)。在一些实施方案中，波导可以设置在光子或集成电路上(或作为其一部分)。
虽然在图2中未描绘，但可以理解，图2中未示出的光发射器可以向输入波导204A-204D提供输入光203A-203D。类似地，输出波导208可以向一个或多个光检测器和/或光谱设备提供输出光209。检测器和/或光谱设备可以包括能够响应或测量冲击在其有效区域上的光子的任何类型的光检测器。检测器可以生成指示输出光209的一个或多个检测器信号(例如，如例如图6中所示的光谱图)。
在图2中，仅出于说明性目的，输入波导204A-204D位于复用器200的一侧上的相应的位置处，并且输出波导208位于输入波导204A-204D的端部处而不拆分输入波导204A-204D中的任一者。然而，在附加的或另选的实施方案中，输入和输出波导可以以不同的配置进行布置。例如，输入波导可以位于输出波导的任一侧上，可以存在可以位于输入波导的任一侧上的两个输出波导，等等。
如上所述，示出的复用器200可以被配置为对输入光进行复用。在其他配置中，衍射光栅212可以被配置为将输入光解复用为多个光输出。在此类配置中，输入光可以从单个输入波导输入，该输入光可以由衍射光栅212解复用，并且该输入光然后可以作为输出光在多个输出波导处被输出。
图3描绘了根据实施方案的示例性系统复用系统300。在复用系统300中，多波长光发射器301可以被配置为将光输出到解复用器322。在附加的或另选的实施方案中，解复用器322可以用作分光器。图3中描绘的实施方案可以使用相对于图2所描绘及描述的复用器，并且可以包括如相对于图1所描述的类似的特征。
多波长光发射器301可以是分布式反馈(DFB)激光器，并且可以被配置为同时或相继地发射至少两个唯一的波长。在一些实施方案中，该两个唯一的波长可以间隔约3nm至15nm。该两个唯一的波长可能是由于多波长光发射器301的多个空间模式和/或由多波长光发射器301的发射光发散超过相关联的衍射极限而生成的。所讨论的波长差值是仅出于说明性目的而提供的，并且根据本公开可以使用任何波长间隔。应当理解，术语诸如“多波长光”或“多波长光输出”或“多波长光发射器”等的使用不需要要求输出光同时地包括多个波长。这些光输出而是仅指示输出多波长的光的能力(无论是同时地还是时分复用的)。在输出端确实同时地输出多个波长的情况下，本申请将使用术语“同时的”或“同时地”来详细说明这一点。类似地，当本文中将解复用器描述为分离多个波长的光时，应当理解，这些解复用器仅需要能够分离多个波长的光，而不需要同时地接收这些波长。例如，如果解复用器将多波长光分离成具有第一波长的第一输出和具有第二波长的第二输出，则该解复用器将仅将光输出到第一输出，达到此时在接收到的多波长光中存在第一波长的程度。
多波长光发射器301可以另外被配置为以由多波长光发射器301发射的两个或更多个唯一波长按时间顺序进行操作。在一些实施方案中，可调谐激光器可以用于提供具有多个波长的激光。根据本公开，可以设置能够提供多个波长的光的任何光发射器。
解复用器322可以是1对2(one-by-two)解复用器，并且可以被选择用来拆分由多波长光发射器301发射的至少两个波长的光。解复用器322可以基于由多波长光发射器301发射的光的波长值来将由多波长光发射器301发射的两个波长路由到解复用器322的不同输出端口。以这种方式，解复用器可以将由多波长光发射器301发射的光分离成两个分束光输出，每个分束光输出具有在光谱上不同的波长。例如，第一分束光输出可以具有第一波长，并且第二分束光输出可以具有不同于第一波长的第二波长。这两个分束光输出可以被描述为解复用器322的输出并且可以被连接到连接解复用器322和复用器306的两个输入波导。该两个输入波导在图3中被描绘为第二波导304B和第三波导304C。
在一些实施方案中，解复用器322可以使用例如多模干涉耦合器、针对由多波长光发射器301发射的两个波长进行优化的马赫-曾德尔干涉仪等来实现。解复用器322可以具有正弦透射谱，并且解复用器322的输出端口可以以1度至359度之间的间隔被定相。为了防止输出端口之间的潜在的重叠，在一些实施方案中，这些输出端口可以以90度至270度之间的间隔或以180度的间隔被定相。解复用器322上的输出端口之间的相位差可以对应于输入到复用器的多波长光中的波长之间的相位差，如例如图5A和5B中所示。
如图3所描绘的，复用系统300还可以包括第一单模光发射器302A和第二单模光发射器302B以及相关联的输入波导304A和304B。这些光发射器中的每一个光发射器可以基本上是单模的并且可以被配置为发射基本上包括单一波长的光。例如，第一单模光发射器302A可以发射第三波长的光，并且第二单模光发射器302B可以发射第四波长的光，其中第三波长和第四波长彼此不同并且不同于由多波长光发射器301发射的第一波长和第二波长。尽管被描述为单模光发射器，但是在一些实施方案中，光发射器302A和302B可以发射包括多个波长的光。此类波长可以足够互相接近使得这些波长能够被等效地处理或者由于所设置的光学元件(诸如滤波器)而以其他方式被阻止进入复用器306。
如先前所提及的，在光谱上唯一的波长可使得来自复用器的经合并光输出具有更大量的光学信息。如在例如光谱学中所使用的，不同的材料对不同波长的光可以有不同的反应。针对许多在光谱上不同的波长的精确测量可用于识别已知或未知材料。通过增加输入到复用器的在光谱上唯一的波长的数量，可以提升光谱测量的清晰度和/或清楚性。
在一些实施方案中，沿着波导304A-304D行进的光可以间隔约3nm至15nm并且可以对应于中阶梯复用器306的间隔约3nm至15nm的通道。
输入波导304A-304D中的每一者可以与相应的光发射器302A-302B和/或解复用器322光学地或物理地耦合。耦合的精确方式可以采取许多形式，包括通过：机械装置(例如，粘合剂或紧固件)；光学装置(例如，通过透镜)；定向装置(例如，每个光发射器被定位成将光引导到相应的波导中)；等等。
在一些实施方案中，解复用器322可以实现如在多波长光输入中的两个经合并波长的无损分离。如本文所用，“无损”可以指通常由光学系统的布置引起的外在无损。内在无损是指由于所使用的特定材料的元素性质而导致的损耗，并且在如本文所述的潜在的系统中在某种程度上可以是固有的。因此，词语“无损”或术语“无损分离”可以指消除外在损耗，而不是指完全消除内在损耗，尽管内在损耗可以降低到一定程度。
如上所述，复用系统300可以具有减少光发射器的数量但同时仍向复用器提供相同数量的光输入的益处。例如，图1中的系统可能需要四个光发射器来产生四个光输入，而图3中的系统可能只需要三个光发射器来产生四个光输入。这样，与图1的系统相比，图3的系统具有更低的成本、复杂性、空间要求和/或功率消耗。图3的潜在的益处并非旨在指示相对于任何其他所描述的复用系统(例如，图1中的复用系统)对复用系统300的任何偏好。图3中编号的部件也可以类似于图1和图2的系统中描述的那些部件。因此，这里已省略重复的描述，包括与输出波导308和复用器306相关的描述。
图4描绘了附加的系统，其中可以在复用系统400中设置相对于图3甚至更少数量的光发射器(例如，第一多波长光发射器401A和第二多波长光发射器401B)。如参考图3所讨论的，更少数量的光发射器可以具有某些益处，诸如降低复用系统的成本、复杂性、空间要求和/或功率消耗。图4的潜在的益处并非旨在指示相对于任何其他所描述的复用系统(例如，图1和图3中的复用系统)对复用系统400的任何偏好。
在复用系统400中，第一解复用器422A可以被定位在第一多波长光发射器401A的输出端，并且第二解复用器422B可以被定位在第二多波长光发射器401B的输出端。如参考图3所讨论的，第一解复用器和第二解复用器可以各自是被配置为分离从第一多波长光发射器和第二多波长光发射器发射的光的1对2解复用器或分光器。
第一多波长光发射器401A可以向第一解复用器422A发射第一光输出，并且第二多波长光发射器401B可以向第二解复用器422B发射第二光输出。第一解复用器422A可以将第一光输出分离成第一分束光输出和第二分束光输出。通常，相对于复用器406，第一分束光输出和第二分束光输出具有在光谱上唯一的波长。第一解复用器422A可以进一步将第一分束光输出引导到第一输入波导404A中并且可以将第二分束光输出引导到第二输入波导404B中。第一输入波导404A和第二输入波导404B可以接着将第一分束光输出和第二分束光输出引导到复用器406中以进行复用操作。
如先前所提及的，在光谱上唯一的波长可使得来自复用器的经合并光输出具有更大量的光学信息。如在例如光谱学中所使用的，不同的材料对不同波长的光可以有不同的反应。针对许多在光谱上不同的波长的精确测量可用于识别已知或未知材料。通过增加输入到复用器的在光谱上唯一的波长的数量，可以提升光谱测量的清晰度和/或清楚性。
类似地，第二解复用器422B可以将第二光输出分离成第三分束光输出和第四分束光输出。第二解复用器422B可以进一步将第三分束光输出引导到第三输入波导404C中并且可以将第四分束光输出引导到第四输入波导404D中。第三输入波导404C和第四输入波导404D可以接着将第三分束光输出和第四分束光输出引导到复用器406中。第三分束光输出和第四分束光输出可以相对于彼此并且相对于第一分束光输出和第二分束光输出具有唯一的光谱上不同的波长。四个分束光输出中的每一者可以在复用器406内被合并以产生经合并、经复用光输出，如本文中所讨论的，并且可作为经合并输出光输出到输出波导408。
如所提及的，四个分束光输出中的每一者可以具有不同的波长。即，第一分束光输出可以具有第一波长，第二分束光输出可以具有第二波长，第三分束光输出可以具有第三波长，并且第四分束光输出可以具有第四波长。在一些实施方案中，沿着波导404A-404D行进的光可以具有间隔约3nm至15nm的波长并且可以对应于复用器406的间隔约3nm至15nm的通道。
复用系统400中的其余结构可以以类似于参考图1至图3所讨论的方式进行操作。例如，输入波导404A-404D可以将光引导到复用器406的通道，该复用器可以将光合并成经合并(例如，经复用)光输出。该经合并光输出可以通过输出波导408离开复用器406。复用系统400的附加特征可以如相对于图1至图3中的等效特征所讨论的那样存在。
根据本公开的原理，可以设置任意数量的光学系统以在经解复用的光被输入到复用器之前对初始发射的光进行解复用。例如，多波长光发射器可以发射具有超过两个的波长的光。然后，解复用器可以将光分离并且可以将分束光输出到超过两个输入波导中。在一些实施方案中，超过一个的解复用器可以与单个光发射器相关联。例如，光发射器可以将光束引导到第一解复用器。第一解复用器可以将光束分离成两个分束光输出，然后可以将两个分束光输出中的每一者分别引导到第二解复用器和第三解复用器。以这种方式，解复用器的叠堆可被配置为根据初始发射的光的波长将其拆分成任意数量的分束光输出。此外，在一些实施方案中，可以在复用系统或解复用系统中设置超过两个解复用器。
如相对于图3和图4所描绘的，复用系统可以将发射仅具有一个波长的光的光发射器(例如，没有相关联的解复用器的光发射器)与发射具有多个波长的光的光发射器(例如，具有一个或多个相关联的解复用器的光发射器)相组合。以这种方式，一个或超过一个波长可以与任何特定唯一光发射器相关联。
图5A和图5B示出了如图5A中的从多波长光发射器发射的包括多个波长的光和如图5B中的穿过解复用器之后的两个经拆分的分束光输出的示例性图形描绘。
图5A示出了(如上文相对于图3和图4所述的多波长光发射器所描述的)多波长光发射器的可能输出500。如图5A所示，第一光输出可以具有第一波长502，并且第二光输出可以具有第二波长504。第一波长502和第二波长504可以具有约180度的相对相移PS，可以具有基本上相等的幅值，并且可以是基本上正弦的。该经合并波形可以从单个多波长光发射器发射，如参考图3和图4所讨论的。示出的输出500可以是由多波长光发射器发射的在进入解复用器之前的波形。
图5B描绘了例如图5A中的多波长光由解复用器拆分之后的两个分束光输出。例如，解复用器可以包括被配置为将具有第一波长的光引导到第一位置并将具有第二波长的光引导到第二位置的微结构。如上文参考图3和图4所讨论的，具有第一波长502的第一分束光输出可以被引导到第一输入波导中，并且具有第二波长504的第二分束光输出可以被引导到第二输入波导中。如图5A所示的多波长光与解复用器相遇的点处所确定的，由于两个分束光输出的相位和/或波长的差异，可以执行该解复用操作。如参考图3和图4所描述的，第一波长502和第二波长504可以经由波导输入到复用器。
应注意，图5A和图5B中所描绘的实施方案仅是示例性的，并且根据本公开可以使用任何相移、幅值、波长等。例如，尽管图5A和图5B中的波长被示出为基本上相同，但是应当理解，这仅是为了图形描绘的目的。在一些实施方案中，波长在一些方面有所不同，例如相差在3nm至15nm之间或相差任何其他长度。此外，应注意，在一些实施方案中，取决于与光发射器的测量距离，相移可能有所不同。然而，由于光发射器与解复用器之间的距离可以是固定的，因此可以在光到达解复用器时准确地测量相移。在一些实施方案中，波形的幅值可以不同。在一些实施方案中，波形可以包括超过两个波长，诸如三个、四个、五个等等。
图6示出了包括第一多波长光发射器601A和第二多波长光发射器601B的示例性复用系统600，该第一多波长光发射器和该第二多波长光发射器被配置为分别将光引导到第一中阶梯解复用器623A和第二中阶梯解复用器623B中。如图6所描绘的，中阶梯解复用器623A和623B可以具有超过两个输出端以将超过两个分束光分量各自传输到复用器606。由于设置了中阶梯解复用器623A和623B，所以可以支持大量的输出通道，并且第一多波长光发射器601A和第二多波长光发射器601B可以发射具有超过两个在光谱上不同的波长的光。例如，尽管相对于每个中阶梯解复用器623A和623B描绘了三个输出通道，但是可以设置任意数量的输出通道。例如，可以为每个中阶梯解复用器623A和623B设置十个或二十个输出通道，但是输出通道的数量不限于此。
如上文相对于图3和图4所讨论的，多波长光发射器可以发射包含多个在光谱上不同的波长的光输出。通过并入多波长光发射器而不是单波长光发射器，可以降低复用系统的成本、复杂性、空间要求和/或功率消耗。此外，存在于复用系统中的在光谱上不同的波长的数量可以保持一致，使得即使在减少光发射器的数量时，在光谱上有价值的信息也不会丢失。
第一多波长光发射器601A可以向第一中阶梯解复用器623A发射第一光输出。第一光输出可以包括多个在光谱上不同的波长。在所描绘的示例中，第一光输出包括三个在光谱上不同的波长，但是在一些实施方案中，可以包括任意数量的在光谱上不同的波长，诸如五个、十个、二十个、五十个等等。例如，具有50nm至100nm带宽的可调谐激光器作为多波长光发射器可以发射具有10个或20个在光谱上不同的波长的光输出。在光谱上不同的波长的数量可以对应于耦合到中阶梯解复用器的输出端的输出波导的数量。
在第一多波长光发射器601A向第一中阶梯解复用器623A发射第一光输出之后，第一中阶梯解复用器623A可以将第一光输出拆分成多个分束光输出，并且可以将每个相应的分束光输出引导到相等数量的输入波导604A-604C。第一中阶梯解复用器623A可以包括具有多个反射小面的衍射光栅。基于衍射光栅的性质，不同波长的光可以以不同角度从衍射光栅反射。根据第一光输出的已知特性(例如，存在于第一光输出中的波长)，可以确定每个分束光输出的位置，并且可以在每个分束光输出的位置处设置多个输入波导。
例如，来自第一多波长光发射器601A的第一光输出可以与衍射光栅接触并且可以分离成三个分束光输出(例如，第一分束光输出、第二分束光输出和第三分束光输出)。具有第一波长的第一分束光输出可以被引导到第一输入波导604A并且可以经由第一输入波导604A被引导到复用器606的第一通道。具有第二波长的第二分束光输出可以被引导到第二输入波导604B并且可以经由第二输入波导604B被引导到复用器606的第二通道。类似地，具有第三波长的第三分束光输出可以被引导到第三输入波导604C并且可以经由第三输入波导604C被引导到复用器606的第三通道。第一分束光输出、第二分束光输出和第三分束光输出可以具有以如上所述的例如3nm至15nm之间的长度间隔的在光谱上唯一的波长。输入波导604A-604C中的每一者可以将第一中阶梯解复用器623A的相应的输出通道连接到复用器606的输入通道。
类似地，第二多波长光发射器601B可以向第二中阶梯解复用器623B发射第二光输出。在第二中阶梯解复用器623B接收到第二光输出之后，第二中阶梯解复用器623B可以将第二光输出拆分成多个分束光输出，并且可以将每个相应的分束光输出引导到相等数量的输入波导604D-604F。第二中阶梯解复用器623B可以包括具有多个反射小面的衍射光栅。基于衍射光栅的性质，不同波长的光可以以不同角度从衍射光栅反射。根据第二光输出的已知特性(例如，存在于第二光输出中的波长)，可以确定每个分束光输出的位置，并且可以在每个分束光输出的位置处设置多个输入波导。
相对于第二中阶梯解复用器623B，来自第二多波长光发射器601B的第二光输出可以与衍射光栅接触并且可以分离成三个分束光输出(例如，第四分束光输出、第五分束光输出和第六分束光输出)。具有第四波长的第四分束光输出可以被引导到第四输入波导604D并且可以经由第四输入波导604D被引导到复用器606的第四通道。具有第五波长的第五分束光输出可以被引导到第五输入波导604E并且可以经由第五输入波导604E被引导到复用器606的第五通道。类似地，具有第六波长的第六分束光输出可以被引导到第六输入波导604F并且可以经由第六输入波导604F被引导到复用器606的第六通道。第四分束光输出、第五分束光输出和第六分束光输出可以具有以如上所述的例如3nm至15nm之间的长度间隔的在光谱上唯一的波长。输入波导604D-604F中的每一者可以将第一中阶梯解复用器623A的相应的输出通道连接到复用器606的输入通道。
此外，如上文所讨论的，第四分束光输出、第五分束光输出和第六分束光输出可以相对于第一分束光输出、第二分束光输出和第三分束光输出具有在光谱上唯一的波长。以这种方式，复用器606可以被配置为接收如作为六个间隔开的输入通道所接收的六个在光谱上唯一的输入。
复用系统600中的其余结构可以以类似于参考图1至图5B所讨论的方式进行操作。例如，输入波导604A-604F可以将光引导到复用器606的通道，该复用器可以将光合并成经合并(例如，经复用)光输出。该经合并光输出可以通过输出波导608离开复用器606。复用系统600的附加特征可以如相对于图1至图5B中的等效特征所讨论的那样存在。
如图6所示，第一、第二和第三输入波导604A-604C相对于第四、第五和第六输入波导604D-604F以不相等的距离被间隔开。根据所提供的公开内容，这种布置仅是为了图示的简单性并且未必是按比例绘制的。在一些实施方案中，输入波导604A-604F中的每一者可以以不相等的距离被间隔开。此外，在一些实施方案中，输入波导604A-604F可以间隔约3nm至15nm并且/或者可以根据行进通过输入波导604A-604F的光的波长差值被间隔开。
第一多波长光发射器601A和第二多波长光发射器601B可以发射具有相等数量的波长的光输出或者可以发射具有不同数量的波长的光输出。例如，多波长光发射器601A和601B可以各自发射具有三个在光谱上不同的波长的光输出。在此类实施方案中，中阶梯解复用器623A和623B可以包括相等数量的输出通道。在附加的或另选的实施方案中，即使第一多波长光发射器601A和第二多波长光发射器601B发射具有相等数量的波长的光输出，中阶梯解复用器也可以包括不同数量的输出通道。
在一些实施方案中，多波长光发射器601A和601B可以发射具有不同数量的波长的光输出。例如，多波长光发射器601A可以发射具有十个在光谱上不同的波长的第一光输出，并且多波长光发射器601B可以发射具有二十个在光谱上不同的波长的第二光输出。在这样的示例中，第一中阶梯解复用器623A可以包括十个输出通道，第二中阶梯解复用器623B可以包括二十个输出通道。上文所设置的在光谱上不同的波长和输出通道的数量仅出于说明性目的，并且根据所提供的公开内容可以设置任何数量的在光谱上不同的波长和输出通道。
图7A描绘了复用系统700，其中多个多波长光发射器701A-701C被输入到分配给该多个多波长光发射器701A-701C中的全部多波长光发射器的公共中阶梯解复用器723以及被配置为将从中阶梯解复用器723输出的光进行合并的复用器706。
如相对于图3至图6所描述的，多波长光发射器701A-701C中的每一者可以被配置为发射具有多个在光谱上唯一的波长的光输出。在所描绘的实施方案中，多波长光发射器701A-701C中的每一者发射具有三个在光谱上唯一的波长的光输出，多波长光发射器701A-701B总共发射共计九个在光谱上唯一的波长。如上文所讨论的，可用的在光谱上唯一的波长的数量不限于该特定数量。例如，具有50nm或100nm带宽的可调谐激光器可以具有十个或二十个在光谱上唯一的波长。在具有三个此类可调谐激光器的系统中，这可以使得30个或60个在光谱上唯一的波长输入到中阶梯解复用器723中。
如图7B将示出的，多波长光发射器701A-701C中的每一者可以将具有三个在光谱上唯一的波长的光输出发射到中阶梯解复用器723的输入通道中。如本文所讨论的，中阶梯解复用器723的衍射光栅可以将在光谱上唯一的波长中的每一者拆分成唯一的分束光输出。可以经由中阶梯解复用器723将多波长光发射器701A-701C中的每一者拆分成三个分束光输出，使得将总共九个分束光输出引导到相应的输入波导704然后引导到复用器706。输入波导704可以包括如图7A所描绘的九个单独的输入波导。
复用系统700中的其余结构可以以类似于参考图1至图6所讨论的方式进行操作。例如，输入波导704可以将光引导到复用器706的通道，该复用器可以将光合并成经合并(例如，经复用)光输出。该经合并光输出可以通过输出波导708离开复用器706。复用系统700的附加特征可以如相对于图1至图6中的等效特征所讨论的那样存在。
图7B描绘了中阶梯解复用器723的相对于从相应的多波长光发射器701A-701C发射的三个光输出703A-703C的内部视图。如上文所讨论的，多波长光发射器701A-701C中的每一者可以分别发射具有三个在光谱上唯一的波长的光输出703A-703C。应再次注意，由多波长光发射器发射的在光谱上唯一的波长的数量不限于此，并且可以包括更多或更少的在光谱上唯一的波长。
当光输出703A-703C中的每一者经由例如中阶梯解复用器723的输入通道进入中阶梯解复用器723时，光输出703A-703C可以被引导到衍射光栅712上的位置。关于对此类复用器和解复用器的进一步描述，参考图2和相关联的描述。
应注意，图7B中所描绘的中阶梯解复用器723是以简化形式描绘的。根据所提供的公开内容使用的中阶梯解复用器723可以包括任何中阶梯解复用器723，并且可以包括任意数量的输入通道、内部结构、衍射光栅几何形状等等。
基于衍射光栅712的性质，光输出703A-703C的波长分量可以以不同角度从衍射光栅712反射并且可以进入如图7A所描绘的不同输入波导。例如，在所描绘的系统中，由第一多波长光发射器701A发射的第一光输出703A可以被分离成三个分束光分量705A(例如，第一分束光分量、第二分束光分量和第三分束光分量)。类似地，由第二多波长光发射器701B发射的第二光输出703B可以被分离成三个分束光分量705B(例如，第四分束光分量、第五分束分量和第六分束光分量)，并且由第三多波长光发射器701C发射的第三光输出703C可以被分离成三个分束光分量705C(例如，第七分束光分量、第八分束光分量和第九分束光分量)。
该九个分束光分量中的每一者可以是在光谱上唯一的，并且在一些实施方案中可以具有相差约3nm至约15nm的波长。尽管图7B描绘了成组的分束光分量705A-705C中的每一者，但应当理解，每个单独的分束光分量可以相对于彼此单独地以等距被间隔开。
图8描绘了作为所设置的复用器的输出的可能的光谱输出800。如本领域普通技术人员所理解的，光谱系统可以测量电磁辐射与物质之间的相互作用。当入射光束投射到一块物质上时，该入射光束可能散射或者可能被该物质吸收，导致被激发的电子器件发射电磁辐射，该电磁辐射可以由光谱仪测量。
光谱输出800包括多条线，每条线对应于特定波长。这些线各自与以分贝(dB)表示的传输水平相关联，并且对应于针对每个特定波长存在的光的量。通过将该图示与已知材料的已知光谱值进行比较，可以确定被光束投射的物体的化学组成。光谱输出800仅作为示例提供，并且复用器或解复用器可以具有如本领域普通技术人员所理解的任何效用。
光谱输出800可以包括基本上彼此等距离间隔开的不同波长的光。间距之间的距离可以对应于输入到复用器的波长之间的距离和/或相关联的复用器上的通道之间的距离。例如，(在图8的图表上的)每条发射线可以间隔约3nm至15nm。部分地由于窄而密地间隔的光谱输出800，所测量的材料的化学组成和/或性质可以在大量的波长中以高分辨率进行测量。在一些实施方案中，为了使光谱输出800的分辨率最大化，可以选择最小的在光谱上唯一的波长差值(如相对于图1至图7B所讨论的)。
光谱输出800还可以被标准化，使得传输(如以dB测量的)对于相应的发射表现为基本上相等。可以这样做以强调光谱仪未接收到波长的间隙(例如，带隙)。这可以使得确定在例如绝缘体和/或半导体中带隙(例如，不能存在电子态的能量范围)在何处存在。在另选的或附加的实施方案中，光谱输出800可以不被标准化，使得接收到的波长的量可以更容易地被辨别。在另选的或附加的实施方案中，经标准化和未经标准化的输出可在同一图表中堆叠在一起。
尽管可按照连续次序描述过程步骤或方法步骤，但是此类过程和方法可被配置为按照任意适合次序来工作。换句话讲，可在本公开中描述的步骤的任何序列或次序自身未指出需要按该次序执行步骤。此外，尽管被描述或暗示为非同时发生(例如，因为在其他步骤之后描述一个步骤)，但可以同时执行一些步骤。此外，在附图中借助其描述对过程的图示未暗示所示过程排除其他变型及其修改，未暗示所示过程或其步骤的任一个步骤必须为示例中的一个或多个示例，并且未暗示所示过程为优选的。
在该部分描述了根据本公开的方法与装置的代表性应用。提供这些示例仅是为了添加上下文并有助于理解所述示例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在不具有具体细节中的一些或全部的情况下实践所述示例。其他应用是可能的，使得以下示例不应被当作是限制性的。
虽然参照附图对公开的示例进行了全面的描述，但应注意，各种改变和修改对于本领域内的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，此类改变和修改被认为包括在由所附权利要求所限定的所公开的示例的范围内。
其他示例和具体实施在本公开和所附权利要求的范围和实质内。例如，柔性电容传感器可以用于可穿戴织物上、织物鳞片上以及其他压力感测/测量系统中。此外，如本文所用，包括在权利要求中，在前缀为“至少一个”的一系列项中使用的“或”指示分离性列表，使得例如“A、B或C中的至少一者”是指A或B或C，或者AB或AC或BC，或者ABC(即，A和B和C)。另外，术语“示例性”并不意味着所述示例为优选的或比其他示例更好。
为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节，以便实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可行的。

Claims (20)

1.一种复用系统，所述复用系统包括：
多波长光发射器，所述多波长光发射器被配置为发射多波长光输出；
解复用器，所述解复用器被配置为接收所述多波长光输出以及将所述多波长光输出分离成：
具有第一波长的第一分束光输出；和
具有不同于所述第一波长的第二波长的第二分束光输出；
光发射器，所述光发射器被配置为发射具有不同于所述第一波长和所述第二波长的第三波长的单波长光输出；和
光合并器，所述光合并器被配置为对所述第一分束光输出、所述第二分束光输出和所述单波长光输出进行合并。
2.根据权利要求1所述的复用系统，其中：
所述光发射器是第一光发射器；
所述单波长光输出是第一单波长光输出；
所述复用系统还包括第二单波长光发射器，所述第二单波长光发射器被配置为发射具有第四波长的第二单波长光输出；
所述第一波长、所述第二波长、所述第三波长和所述第四波长全部彼此不同；并且
所述光合并器还被配置为将所述第一分束光输出、所述第二分束光输出、所述第一单波长光输出和所述第二单波长光输出合并成经合并光输出。
3.根据权利要求2所述的复用系统，其中所述第一波长、所述第二波长、所述第三波长和所述第四波长各自在短波红外光谱中。
4.根据权利要求1所述的复用系统，所述复用系统还包括：
第一输入波导，所述第一输入波导耦合到所述解复用器并且被配置为将所述第一分束光输出引导到所述光合并器的第一输入通道；
第二输入波导，所述第二输入波导耦合到所述解复用器并且被配置为将所述第二分束光输出引导到所述光合并器的第二输入通道；和
第三输入波导，所述第三输入波导耦合到所述光发射器并且被配置为将所述单波长光输出引导到所述光合并器的第三输入通道。
5.根据权利要求4所述的复用系统，其中所述第一输入通道、所述第二输入通道和所述第三输入通道各自间隔3nm至15nm之间的距离。
6.根据权利要求1所述的复用系统，其中所述第一波长和所述第二波长相移约180度。
7.根据权利要求6所述的复用系统，其中所述光合并器是中阶梯复用器，所述中阶梯复用器对所述第一分束光输出、所述第二分束光输出和所述单波长光输出进行合并以生成光谱输出。
8.一种光学系统，所述光学系统包括：
解复用器，所述解复用器被配置为：
将第一分束光输出引导到第一波导中；
将第二分束光输出引导到第二波导中；
将第三分束光输出引导到第三波导中；以及
将第四分束光输出引导到第四波导中；和
复用器，所述复用器被配置为经由所述第一波导接收所述第一分束光输出、经由所述第二波导接收所述第二分束光输出、经由所述第三波导接收所述第三分束光输出以及经由所述第四波导接收所述第四分束光输出。
9.根据权利要求8所述的光学系统，所述光学系统还包括：
第一光发射器，所述第一光发射器被配置为将第一光输出引导向所述解复用器，所述第一光输出包括所述第一分束光输出和所述第二分束光输出；和
第二光发射器，所述第二光发射器被配置为将第二光输出引导向所述解复用器，所述第二光输出包括所述第三分束光输出和所述第四分束光输出。
10.根据权利要求9所述的光学系统，其中所述第一分束光输出、所述第二分束光输出、所述第三分束光输出和所述第四分束光输出包括在光谱上不同的波长。
11.根据权利要求9所述的光学系统，其中：
所述第一光发射器在多模状态下进行操作以产生具有多个波长的所述第一光输出；并且
所述第二光发射器在所述多模状态下进行操作以产生具有多个波长的所述第二光输出。
12.根据权利要求8所述的光学系统，其中：
所述第一分束光输出具有第一波长；并且
所述第二分束光输出具有不同于所述第一波长的第二波长。
13.根据权利要求12所述的光学系统，其中所述第一波长和所述第二波长相差约3nm至约15nm之间。
14.根据权利要求8所述的光学系统，其中：
所述复用器包括衍射光栅；并且
所述第一分束光输出、所述第二分束光输出、所述第三分束光输出和所述第四分束光输出中的每一者被引导到所述衍射光栅上的点。
15.根据权利要求14所述的光学系统，其中：
所述衍射光栅限定了罗兰圆；并且
所述第一波导、所述第二波导、所述第三波导和所述第四波导沿着所述罗兰圆的圆周设置。
16.根据权利要求15所述的光学系统，所述光学系统还包括所述复用器的输出波导，所述输出波导被配置为接收所述第一分束光输出、所述第二分束光输出、所述第三分束光输出和所述第四分束光输出的经合并光束；其中所述输出波导沿着所述罗兰圆的所述圆周设置。
17.根据权利要求8所述的光学系统，其中所述解复用器是中阶梯解复用器。
18.一种用于对光进行复用的方法，所述方法包括：
将第一光输出发射到第一波导中；
将第二光输出发射到解复用器中，所述解复用器被配置为将所述第二光输出分离成第一分束光输出和第二分束光输出；
将所述第一分束光输出接收到第二波导中；
将所述第二分束光输出接收到第三波导中；
分别经由所述第一波导、所述第二波导和所述第三波导将所述第一光输出、所述第一分束光输出和所述第二分束光输出接收到复用器中；
在所述复用器内将所述第一光输出、所述第一分束光输出和所述第二分束光输出合并成经合并光；以及
将所述经合并光从所述复用器输出并且输出到输出波导中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中：
所述第一光输出具有所述第一波长；
所述第一分束光输出具有第二波长；
所述第二分束光输出具有第三波长；并且
所述第一波长、所述第二波长和所述第三波长间隔约3nm至15nm。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二光输出由光发射器发射，所述光发射器被配置为发射具有多个波长的光。
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